面孔性别辨认中返回抑制效应的性别差异*

2013-01-31 01:20徐丹妮2张佳悦李先春

心理学报 2013年2期

徐丹妮,2张佳悦李先春

(1华东师范大学心理与认知科学学院, 上海 200062) (2浙江大学心理与行为科学系, 杭州 310028)

1 引言

在线索-靶子实验范式(cue-target paradigm)中,对空间某一位置进行线索化, 会使紧接着随机出现在该位置上的靶刺激的反应时加快, 即产生易化作用(Posner, 1980)。Posner和Cohen发现, 当外源性线索和靶子呈现的时间间隔(stimulus onset asynchrony,SOA)大于300 ms时, 线索化位置上的靶刺激的反应时反而显著长于非线索化位置的反应时, 表现为对线索化位置靶刺激反应的抑制作用, 将这种抑制作用称之为返回抑制(Inhibition of return, IOR)(Posner & Cohen, 1984)。因此, 返回抑制是对原先注意过的物体或位置进行反应时所表现出的滞后现象, 它有助于注意解除先前注意的位置转向新的空间位置, 能够提高注意在视觉空间搜索中的效率,具有适应意义, 反映了人类对复杂环境的进化适应性(Klein & MacInnes, 1999; Weaver, Aronsen, &Lauwereyns, 2012)。研究证实返回抑制现象产生的SOA长度与任务性质是相关的, 如在简单觉察任务下, 300～500 ms的SOA可产生返回抑制效应, 而对于复杂辨别任务, 只有当SOA不短于700 ms时才能观察到返回抑制效应(Lupiáñez, Milán, Tornay,Madrid, & Tudela, 1997)。众多研究者从注意的解除成分来探讨返回抑制现象的发生, 即对先前注意位置的解除所导致的抑制后效(Inhibitory aftereffect)被广泛认为是返回抑制的一种机制(Taylor &Therrien, 2005)。

由于人类的进化依赖于对社会刺激的信息加工, 所以有必要考察在自然观测状态下社会刺激如何影响返回抑制效应(Alexander & Charles, 2009)。面孔作为一种特殊的社会性和生物性视觉刺激(Weaver, Aronsen, & Lauwereyns, 2012), 包含着丰富的社会信息, 如性别、年龄、表情以及种族等(Duncan et al., 2007)。社会交往过程中, 人们要对面孔这一社会性刺激迅速地做出大量有效加工, 才能更好地适应社会环境。近年来, 较多研究从注意的解除成分上探讨了面孔特性对返回抑制的影响(Bindemann & Burton, 2008; Pérez-Dueñas, Acosta,& Lupiáñez, 2009; Taylor & Therrien, 2005, 2008;Theeuwes & Van der Stigchel, 2006; Wang & Klein,2010)。基于威胁性线索可以有效吸引注意力的研究结论(Eastwood, Smilek, & Merikle, 2001; Ohman,Lundqvist, & Esteves, 2001), 早期研究主要着眼于面孔的情绪效价。Fox等人的实验表明愤怒面孔可以减慢注意的转移, 导致返回抑制量减少; 并且高特质焦虑被试对愤怒面孔的返回抑制量要显著低于其对中性和快乐面孔的返回抑制量, 而低特质焦虑被试在三种情绪面孔下的返回抑制量却无显著差异(Fox, Russo, & Dutton, 2002)。而戴琴和冯正直的研究也表明抑郁被试与正常被试对 4种情绪(高兴、中性、悲伤和愤怒)面孔的返回抑制量存在差异(戴琴, 冯正直, 2008; Dai & Feng, 2009), 这些结果支持特定面孔特征能够影响特定人群返回抑制效应的观点, 体现了面孔的生物学意义。Taylor等人采用完整的面孔、打乱的面孔等不同结构的中性面孔为线索或靶子, 发现对线索化位置上的靶刺激反应时的延长在两组不同面孔结构间没有表现出明显的差异, 提示面孔结构没有影响返回抑制效应,因此他们提出了返回抑制的盲目机制(Blind mechanism) (Taylor & Therrien, 2005)。最近, 我国研究者采用更复杂的辨别任务, 以正立和倒立中性面孔为线索或靶刺激, 发现当面孔组构信息不变时,返回抑制效应不受面孔方位的影响(王丽丽, 罗跃嘉, 郭亚桥, 张庆林, 2010; 王丽丽等, 2008), 这些与Taylor等人的研究结果是相似的, 进一步暗示面孔刺激的返回抑制是一种“盲目”机制, 即返回抑制是视空间注意中非提示性线索的效应, 其产生不受线索与靶刺激的生物学显著性的影响。综上所述,面孔情绪效价显著影响观察者对面孔的返回抑制效应(Dai & Feng, 2009; Fox, Russo, & Dutton,2002), 而中性表情面孔的结构(Taylor & Therrien,2005)和方位(王丽丽,罗跃嘉,郭亚桥,张庆林,2010)等不能明显影响观察者对面孔的返回抑制效应。因此, Taylor和Therrien认为面孔表情与观察者敏感性的交互作用可能会影响返回抑制的产生(Taylor& Therrien, 2005)。当面孔刺激传递一种观察者所敏感的有意义信号时, 对其所在位置的注意分配加强, 从而减缓返回抑制的发生。

另外, 一些研究从注意的定向成分探讨返回抑制现象产生的机制, Taylor和Therrien的一项面孔辨别研究中, 利用简单刺激(如圆圈)作为线索, 要求被试辨别在随后出现的靶刺激是完整面孔还是打乱面孔(scrambled face), 他们发现辨别完整面孔的 IOR效应明显大于辨别打乱面孔的 IOR效应(Taylor & Therrien, 2008)。这些结果表明相对于非面孔或者打乱面孔刺激, 面孔刺激的特征能显著影响其注意的定向成分。

除了面孔特征和轮廓以外, 性别特征对于面孔辨别来说也具有非常重要的生物学和社会学意义,已有研究显示面孔识别方面中存在明显的跨性别效应, 即被试的性别和刺激材料面孔的性别之间有交互作用。Lewin和Herlitz发现在识别男性面孔时,男性和女性被试的正确率没有显著的差异, 但女性被试在辨认女性面孔方面表现出明显的优势(Lewin & Herlitz, 2002; Loven, Herlitz, & Rehnman,2011)。而另外研究表明男性被试同样在识别男性面孔方面也同样具有优势(Wright & Sladden, 2003)。研究者推测由于生存和繁衍的需要, 人类更关注与自己竞争配偶的个体(即同性个体)。相比之下, 对可能成为自己配偶的个体(即异性个体)关注较少,由此造成了对同性的面孔识别绩效更高。近年来对面孔的注意偏向方面的研究显示面孔注意偏向存在着显著的性别差异。运用眼动追踪技术,Alexander和Charles发现男性被试对女性面孔表现出更多的注视次数(number of fixations)和更长的注视时间(looking time), 而女性被试则没有表现出这种趋势(Alexander & Charles, 2009)。而Okazaki等人要求被试汇报在一系列刺激中男性面孔或女性面孔出现的次数, 结果发现男性被试在判断女性面孔出现次数时成绩显著高于判断男性面孔出现次数的成绩, 而女性被试对两者的判断成绩没有明显的差异。与此相对应地, 当被试判断特定手势出现次数时, 男女性被试都没有表现明显的差异(Okazaki,Abrahamyan, Stevens, & Ioannides, 2010)。进一步地,他们运用脑磁图技术(magnetoencephalography, MEG)发现面孔注意偏向的性别差异与特定大脑部位(如初级视觉皮层和梭状回脸区)激活程度不同是相关的(Okazaki et al., 2010)。

然而, 对于面孔性别辨认过程中的返回抑制现象的研究较少, 因此本研究采用线索-靶子实验范式, 以简单刺激作为线索, 要求被试完成面孔性别靶刺激辨认任务, 重点考察不同性别被试间在面孔性别辨认中的返回抑制效应的差异, 从而试图从面孔注意的定向成分上分析返回抑制现象, 并考察不同性别面孔的返回抑制是否是一种“盲目”机制？探索返回抑制效应是否与面孔刺激和观察者敏感性的交互作用有关？基于在面孔注意偏向方面存在显著的跨性别效应, 即男性被试对异性面孔存在注意明显的注意偏向, 我们推测男性被试在异性面孔靶子情况下的返回抑制量可能显著小于在同性面孔靶子情况下的返回抑制量。另外, 对于女性来说, 处在不同阶段生理周期时体内激素种类以及水平表现出显著的周期性变化, 比如卵泡期中雌激素、促性腺激素释放激素(GnRH)、促卵泡激素(FSH)及黄体生成素(LH)浓度浓度持续升高, 雌激素在排卵前一天达到高峰。而在黄体期阶段, 在黄体生成素调节下黄体细胞分泌大量的雌激素和孕激素, 而LH和FSH则一直处于较低水平。已有研究表明女性月经周期不同阶段的激素水平的变化可以影响女性的某些生理-心理行为, 如对视觉性刺激的脑区激活程度(朱洵, 高嵩, 胡佩诚, 2010)以及男性容貌特征偏好(Jones et al., 2005)等。由此, 我们推测对于女性被试来说, 处于不同阶段月经周期的女性对不同性别面孔的注意定向和敏感性不同, 可能导致面孔辨别过程中表现出的返回抑制效应将会有所差异。这些结果将有利于从注意定向成分验证面孔识别的跨性别效应机制。

2 方法

2.1 被试

46名(男：22; 女：24)本科生, 年龄 19～24周岁。女性被试分成黄体期组(即处于自身月经周期后 14天的女性)和卵泡期组(即处在自身月经周期中的黄体期之外的女性), 卵泡期女生 12名, 黄体期女生12名。视力或矫正视力正常, 从来没有参加过类似实验, 实验后获礼品报酬。

2.2 实验仪器与材料

E-prime程序被用于刺激的呈现和反应时及正确率的记录。14.1英寸Thinkpad T410i 2516-D9C笔记本显示器(分辨率1280×800)呈现刺激, 刷新频率为 50Hz。被试眼睛与显示器齐平, 距离屏幕 50 cm。黑色背景中央为0.7 cm × 0.7 cm白色“+”注视点(视角为 0.8°×0.8°), 注视点两侧为 4.8 cm × 4.8 cm 的白色边框方框(视角为 5.5°×5.5°), 方框中心距离注视点3.8 cm (视角为4.3°), 外周线索为白色边框方框的边框颜色变绿, 中央线索为1.4 m × 1.4 cm 红色方框(视角为 1.6°×1.6°), 靶刺激为 3.2 cm ×3.7 cm 椭圆形真人面孔图片(水平和垂直视角分别为 3.7°和 4.2°), 靶刺激中心与白色方框中心重合,距离注视点3.8 cm (视角为4.3°)。

靶刺激为中科院心理研究所制作的中国化面孔情绪图片系统中平静状态下面孔图片, 先由两人从该类型男性面孔113张、女性面孔109张中初选男性化和女性化显著的中性表情男女人脸各 30张(无名人面孔, 无显著特征, 面孔无头发、耳朵、脖子等外部特征, 只保留眼、鼻、口、面颊等内部特征, 面孔图片采用白底灰度面孔(王妍，罗跃嘉2005), 保证其吸引力程度比较一致)。把所有面孔都制作成同样大小(大约260×300像素), 由40名本科生(20名男生, 20名女生)再评上述60张图片的男性化和女性化程度(1表示非常男性化, 2表示一般男性化, 3表示既不男性化也不女性化, 4表示一般女性化, 5表示非常女性化)。统计选取最男性化的男性面孔和最女性化的女性面孔各 15张, 独立样本

检验显示, 所选用男性面孔(

=1.34,

=0.14,

(14)=−45.90,

<0.001)和女性面孔(

=4.45,

=0.15,

(14)=37.10,

<0.001)得分均与模糊等级3分有显著差异, 表明每张面孔图片都能得到确切的性别分辨。

2.3 实验设计

2×2×2的混合实验设计。被试间自变量：被试性别(男性, 女性(卵泡期, 黄体期))。被试内自变量：线索条件(有效线索, 靶刺激呈现在线索化的位置; 无效线索, 靶刺激呈现在未被线索化的位置),面孔靶子类型(女性中性表情面孔, 男性中性表情面孔)。因变量：被试检测反应的反应时和错误率。

2.4 实验程序

实验程序见图 1所示, 每个试次开始时, 屏幕正中会出现一个中央注视点和两个外周方框组成的白色框架(呈现时间为800 ms)。之后, 外周线索出现, 即其中一个外周方框边框颜色变绿(50%概率随机出现), 持续200 ms后还原。可见框架再呈现250 ms, 中央线索出现, 即注视点被红色小方块掩盖(引入中央线索的目的是保证被试的注意从外周线索化位置上的脱离并重新回到屏幕正中心位置, 属于双线索程序), 持续 200 ms后消失, 可见框架呈现 250 ms, 其中一个外周方块内出现靶刺激(50%概率随机出现在左或右), 1500 ms内不反应则自动消失。靶刺激50%概率随机出现男性面孔或女性面孔, 要求被试看到男性面孔按“F”键做出反应, 看到女性面孔时按“J”键做出反应, 并且在保证正确率的前提下尽快反应。两个试次之间间隔黑屏1000 ms。被试首先进行60个试次的练习实验(分析结果显示所有被试中练习实验的正确率都在90%以上), 然后进入正式实验。正式实验共120个试次, 每张人脸(均在练习实验中出现过)出现 4次, 靶刺激出现在左右方框和有效无效线索位置的机会随机并均等。记录被试完成任务时的正确率和反应时。

图1 面孔性别辨认任务流程示意图

3 结果

3.1 面孔性别辨认任务的正确率

剔除正确率 85%以下的 3名被试数据(包括男性、卵泡期女性和黄体期女性各1人), 剔除错误反应的数据(占总试次的 2.17%), 再在反应时结果中剔除小于100 ms和大于1000 ms的数据(占总试次的1.53%)。以被试性别为组间变量, 以靶刺激面孔性别、线索类型为组内变量, 面孔性别辨认任务的正确率为因变量, 重复测量三因素方差分析结果显示无任何主效应和交互作用(所有

>0.05), 以女性被试生理期为组间变量的重复测量三因素方差分析结果也显示无任何主效应和交互作用(所有

>0.39)。

3.2 面孔性别辨认任务的返回抑制效应

以被试性别为组间变量, 以靶刺激面孔性别、线索类型为组内变量, 面孔性别辨认任务的反应时为因变量, 各因素和水平下反应时结果(见图2)。重复测量三因素方差分析结果显示：组别主效应不显著,

(1,41)=0.005,

>0.05, 即男性和女性被试辨别面孔性别的反应时没有显著差异。面孔性别主效应不显著,

(1,41)=1.574,

>0.05, 即被试辨别同性和异性面孔的反应时没有显著差异。线索类型主效应极其显著(

(1,41)=44.468,

<0.001,

=589.01ms,

=617.23ms), 表明面孔性别辨认过程中存在显著的返回抑制效应。组别与面孔性别交互作用边缘显著,

(1,41)=3.568,

=0.066; 组别与线索类型、面孔性别与线索类型交互作用均不显著(

(1,41)=0.488,

>0.05;

(1,41)=0.377,

>0.05);其三因素交互作用也不显著,

(1,41)=0.008,

>0.05,表明组别和面孔性别对返回抑制量无显著影响。进一步分析显示, 男女两组被试对同性和异性面孔的返回抑制量(即有效线索试次的平均反应时与无效线索试次的平均反应时之差)也没有显著差异(见图3,

(20)=−0.502,

>0.05;

(21)=−0.419,

>0.05)。

图2 男女被试对面孔性别辨认任务的反应时

图3 男女被试面孔性别辨认任务的返回抑制量注：误差线为标准误。

3.3 不同生理期女性被试面孔性别辨认任务的返回抑制效应

以女性被试生理期为组间变量, 以靶刺激面孔性别、线索类型为组内变量, 性别辨别任务的反应时为因变量, 各因素和水平下反应时结果(见图4)。重复测量三因素方差分析结果显示：组别主效应不显著,

(1,20)=0.740,

>0.05, 即卵泡期和黄体期女性被试辨别面孔性别的反应时没有显著差异; 面孔性别主效应显著(

(1,20)=5.728,

<0.05,

=593.23 ms,

=611.57 ms), 即女性辨别同性面孔的反应时显著小于其辨别异性的反应时; 线索类型主效应极其显著(

(1,20)=32.080,

<0.001,

=586.81 ms,

=617.99 ms), 表明存在返回抑制效应。组别与面孔性别、组别与线索类型、面孔性别与线索类型交互作用均不显著(

(1,20)=2.043,

>0.05;

(1,20)=2.731,

>0.05;

(1,20)=0.219,

>0.05), 但是其三因素交互作用显著,

(1,20)=6.248,

<0.05, 表明组别(生理期)和靶刺激面孔性别共同影响返回抑制量。

图4 不同生理周期女性被试对面孔性别辨别任务的反应时

两种生理期女性被试对同性和异性面孔的返回抑制量见图 5, 进行面孔性别因素在组别因素两个水平(卵泡期组和黄体期组)上的简单效应检验,结果表明, 卵泡期女性被试对同性面孔的返回抑制量大于对异性面孔的返回抑制量, 但是没有显著差异,

(1,9)=2.060,

>0.05, 而黄体期女性被试对同性面孔靶子的返回抑制量显著小于对异性面孔靶子的返回抑制量,

(1,9)=4.400,

<0.05; 进行生理期组别因素在面孔性别因素两个水平(同性面孔和异性面孔)上的简单效应检验, 结果表明对于同性面孔靶刺激, 卵泡期和黄体期女性的返回抑制量无显著差异,

(1,20)=0.020,

>0.05, 对于异性面孔靶刺激, 卵泡期女性的返回抑制量显著小于黄体期女性,

(1,20)=7.380,

<0.05。

图5 不同生理周期女性被试的返回抑制量误差线为标准误, *p<0.05, student t-test。

4 讨论

本研究结果表明中性表情面孔靶刺激均产生明显的返回抑制效应, 男性被试对两种面孔性别靶刺激的返回抑制量没有显著差异, 女性被试对两种面孔性别靶刺激的返回抑制量受其生理期影响, 主要表现为卵泡期女性对异性面孔的返回抑制量显著小于黄体期女性, 黄体期女性对同性面孔的返回抑制量显著小于其对异性面孔的返回抑制量。表明女性对面孔靶刺激的返回抑制量与面孔性别和生理周期的交互作用有关, 推断面孔性别对返回抑制的影响可能依赖于观察者对性信息的敏感性。

4.1 不同面孔性别靶刺激不影响男性被试的返回抑制量

Sun等人研究发现被试在辨认不同性别面孔朝向(Orientation)和面孔性别时表现出明显的性别效应, 即女性被试对男性面孔的反应时要小于对女性面孔的反应时, 而男性被试对男性面孔和女性面孔的反应时间没有差异(Sun, Gao, & Han, 2010)。另有研究表明面孔辨认过程中相对于男性来说, 女性表现出的优越性与女性表现出的较高的言语性能力(verbal abilities)、面孔编码能力和提取过程等方面是相关的(Lewin & Herlitz, 2002)。而Hofmann等人报道在不同情绪面孔辨认过程中女性命名男性面孔要快于女性命名女性面孔。同样, 男性在命名女性面孔上也表现出优势(Hofmann, Suvak, & Litz,2006)。这种异性面孔加工所需较短时间具有一定的进化意义。基于以上研究结果, 我们预测女性面孔靶刺激更能吸引男性的注意力, 从而将减小对女性面孔靶刺激的返回抑制效应, 但我们本研究结果未能支持这一观点。这种结果似乎支持了 Taylor等的观点, 即中性表情面孔下返回抑制是“盲目”的,即面孔性别这一生物显著性不对返回抑制量产生影响(Taylor & Therrien, 2005)。进一步研究发现男性偏向于注意有吸引力的异性面孔(Duncan et al.,2007; Maner, Gailliot, & DeWall, 2007)。因此, 对于我们研究中使用的多数灰色、中性面孔, 其吸引力大大降低, 这也可能是造成男性在辨认不同性别面孔时没有明显差异的原因之一。但吸引力的判断的个人差异较大, 故本研究考虑到尽量减少面孔吸引力这一因素的较大差异性, 故没有采用彩色、具有明显吸引力的面孔照片, 吸引力这一因素将在后续研究中加以证实。

Taylor等曾强调, 面孔情绪能在很大程度上影响观察者的注意偏向, 原因在于它们传递着对生存有重大意义的信号(如恐惧或愤怒表情传达潜在的威胁)(Taylor & Therrien, 2005), 而这可能正是面孔结构(Taylor & Therrien, 2005)、方位(王丽丽, 罗跃嘉, 郭亚桥, 张庆林,2010)和性别(Wright &Sladden, 2003)等面孔的其他生物显著性特征不具备的。也就是说, 男性被试对中性表情的同性与异性面孔靶刺激的返回抑制量相同, 可能在于他们对异性面孔刺激产生注意偏向时敏感而关注的要素不只是单纯的性别特征, 更涉及吸引力等更有生存繁衍意义的要素, 这要在今后的研究中得证实。

4.2 女性生理期影响面孔性别靶刺激的返回抑制量

本研究的结果表明女性生理周期显著影响面孔性别靶刺激的返回抑制效应。对女性生理周期的相关研究表明, 女性月经周期不同阶段的激素水平在一定程度上影响其生理-心理行为, 表现在经期与非经期对男性面孔的偏好特点不同(Jones et al.,2005); 在排卵前后的性唤起水平也不同, 卵泡期促进性唤起的雌性激素在经期结束后不断上升, 在排卵时到达顶峰, 排卵后的黄体期受到达峰值的孕酮影响, 性唤起水平较低(Jones et al., 2005; 朱洵等, 2010)。我们实验结果中卵泡期女性在异性面孔靶刺激下的返回抑制效应小于黄体期女性, 这可能与前者较高的性唤起水平导致其注意力更容易被异性吸引有关。我们推测面孔性别对返回抑制的影响依赖于观察者对环境中性及生殖信息的敏感性。卵泡期女性的性唤起水平比较高, 她们对异性的关注度和敏感性更加强烈, 这些导致她们更容易被异性面孔靶子吸引, 减小面孔识别过程中的返回抑制效应。这些结果与情绪对返回抑制的影响依赖于观察者对环境中危险信息的敏感性相类似, 如Fox等人的实验发现, 高特质焦虑被试对愤怒面孔的返回抑制量要显著低于其对中性和快乐面孔的返回抑制量(Fox, Russo, & Dutton, 2002); 戴琴和冯正直的研究也表明抑郁被试对悲伤面孔的返回抑制效应显著低于高兴面孔(戴琴, 冯正直, 2008)。为此,Taylor等指出, 面孔表情与观察者的敏感性的交互作用可能影响返回抑制的产生(Taylor & Therrien,2005), 当刺激传递一种观察者所敏感的有意义信号时, 对其所在位置的注意分配加强, 减缓返回抑制的发生, 相反, 当刺激对观察者无重要意义或不能被其敏感觉察时, 返回抑制自然产生, 从而有助于注意转向新的空间位置, 提高视觉空间中注意的效率。

目前有关面孔刺激对返回抑制的影响多采用定位任务, 本研究尝试性地采用面孔性别辨别任务,并在控制适当的 SOA后出现返回抑制效应, 今后的研究可以在此基础上进一步探索。从脑机制上看,视觉皮层中存在背侧流和腹侧流两种加工过程, 背侧流常被称为“空间通路” (Where pathway), 参与处理物体的空间位置信息以及相关的运动控制, 腹侧流被称为“内容通路” (What pathway), 参与物体识别与长期记忆。研究者认为返回抑制的产生和背侧流空间加工有关(Posner, Rafal, Choate, &Vaughan, 1985; Sapir, Soroker, Berger, & Henik,1999)。我们本实验中的面孔辨别任务同时需要腹侧流进行内容加工, 与背侧流的空间通路形成竞争,导致返回抑制效应减小, 可见, 任务相关性能够影响返回抑制效应。未来关于这一方面的具体机制可以通过 ERP、fMRI等脑生理技术的运用进行深入研究。

5 结论

本研究结果表明对不同性别中性表情的面孔辨认过程中, 均出现显著的返回抑制效应, 但表现出非常显著的性别效应, 表现在男性被试对两种面孔性别靶刺激的返回抑制量没有显著差异, 而女性被试对两种面孔性别靶刺激的返回抑制量受其生理期影响, 主要表现为卵泡期女性对异性面孔的返回抑制量显著小于黄体期女性, 黄体期女性对同性面孔的返回抑制量显著小于其对异性面孔的返回抑制量。

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